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地面供配气系统中孔板节流特性分析

发布时间:2021-09-06 10:49
  孔板节流是简单可靠、应用广泛的地面供配气系统节流方式。分析了孔板节流过程中的流动特性。声速前充气阶段为系统中阀门开启至稳定声速流动阶段,持续时间较短。当孔板上游压力达到一定值后,充气过程存在声速充气现象,在工质确定的前提下,该过程的充气流量只和孔径大小成正比,该阶段为声速充气阶段。随着充气量的增加,背压提升导致孔板前后的压差逐渐减小,声速后充气阶段质量流量随着前后压差的缩小而逐渐减小。对地面供配气系统中孔板节流方案的设计有工程指导意义。 

【文章来源】:导弹与航天运载技术. 2020,(01)北大核心CSCD

【文章页数】:5 页

【部分图文】:

地面供配气系统中孔板节流特性分析


供配气系统AMESim模型示意图

变化曲线,静压,流量,变化曲线


在整个充气过程中流场参数的变化主要受到前后压差的影响。随着充气量的增加,管路中压差变小,管路中流量逐渐减小。图2为整个充气过程中气源压力和容腔压力及其流量的变化曲线,设置一定的阈值将整个充气过程分为两个阶段进行充气。从流量变化曲线可以发现,在开始充气100 ms的时间内,管路中流量迅速增加,该阶段持续时间极短,由于该供配气系统管路的空间较小,流体很快充满整个系统,对整个充气过程影响较小,所以在下面分析中可以忽略该阶段。然后进入稳定的充气阶段,该阶段容腔内的压力线性增加,流量保持不变。由压力变化曲线可以判断,孔板前后压差的比值小于临界压力比0.528,所以管路中孔板部分一直处于声速状态,在该阶段容腔中的压力和流量呈线性增加,而且流过孔板的流量只和孔板的大小有关。在容腔中的质量接近目标值80%时,通过调节孔板前减压阀将充气气源的压力减小,根据调整后的气源压力和容腔压力可以判断,在后期充气过程中,管路中的空气处于亚声速状态,随着容腔中压力逐渐增加,管路中压差逐渐减小,流量也减小。当容腔中的压力达到目标值后,关闭管路中电磁阀,此时,由于整个供配气管路中压力不均匀,导致流量出现了一定的波动。整个充气过程总流量和持续的时间满足要求。2.2 不同孔径的孔板对节流的影响

变化曲线,孔径,效应,孔板


由上述分析可知,声速充气阶段空气的速度达到最大值,通过的质量流量最大,该过程持续时间的长短对整个充气过程有重要影响。因此,在相同的控制策略下,对不同孔径的孔板的充气过程做了对比。图3为3个孔径分别为1.2 mm、1.6 mm和2.0 mm孔板的充气过程变化曲线。从图3中可以发现,在声速充气阶段,随着孔径的增加,通过孔板的流量也增加,容腔中的压力提升的最快。当容腔中的压力达到同一阈值时,进入亚声速充气阶段,在相同的压差驱动下,大孔径的孔板流量最大,首先完成充气。所以,孔板尺寸不仅影响声速充气阶段,而且影响亚声速充气阶段。2.3 不同阈值对节流的影响

【参考文献】:
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本文编号:3387319

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